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Die Erfindung betrifft Scheibenelemente, die aus einem metallischen Werkstoff hergestellt und einer Schwungmasse von einem Antriebsstrang eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs zugeordnet sind, gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Scheibenelemente nach Anspruch 9.
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Es ist bekannt, einer Schwungmasse bzw. einem Schwungrad oder dem Primärschwungrad eines Zweimassenschwungrades im Einbauzustand beidseitig ein Deckblech oder Stützblech zuzuordnen. Diese aus verschiedenen Blechplatinen gefertigten, auch Zwischenbleche genannten Bleche sind jeweils zwischen der Schwungmasse und einem Bauteil der zugehörigen Umgebungskonstruktion eingesetzt.
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In der
DE 10 2009 030 984 A1 ist ein Zweimassenschwungrad für eine Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeuges gezeigt, die eine Reibeinrichtung einschließt, deren zugehörige Reibscheibe über ein spanlos hergestelltes und umgeformtes Stützblech lagefixiert ist. Dazu bildet das an einer Primärschwungmasse befestigte Stützblech eine gestufte, in Richtung einer Bogenfederanordnung offene, für die Reibscheibe bestimmte Aufnahme.
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Die
EP 0 725 905 B1 offenbart ein Zweimassenschwungrad, bei dem die Primärseite aus drei ringartigen Bauteilen zusammengesetzt ist. Zwei dieser ringartigen, zur Ankopplung der Dämpferfedern bestimmten Bauteile sind durch Tiefziehen entsprechend geformt und bilden ringscheibenartige Blechteile. Ein weiteres ringartiges Bauteil mit rechteckigem Querschnitt ist durch Biegen eines Stahlrohlings hergestellt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fertigung für die Scheibenelemente zu entwickeln, die es ermöglicht, diese Elemente einfacher, gewichtsoptimiert und kostengünstiger herstellen zu können.
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Diese Aufgabe wird durch Scheibenelemente gemäß dem Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung von Scheibenelementen nach Anspruch 9 gelöst. Die auf die Ansprüche 1 und 9 rückbezogenen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet.
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Nach Anspruch 1 ist vorgesehen, zwei unterschiedlich ausgeführte, als Stützblech und Deckblech ausgebildete flächige Scheibenelemente in einem Arbeitsschritt gemeinsam spanlos herzustellen, wobei das Deckblech innerhalb einer Kreisringkontur des Stützblechs angeordnet bzw. eingeschlossen ist.
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Dabei sind die Scheibenelemente, das Stützblech sowie das Deckblech so gestaltet, dass diese spielbehaftet komplementär ineinandergreifen. Die Kreisringkontur des Stützblechs weist dazu innenseitig Ausschnitte oder Aussparungen auf, in die radial nach außen zeigende Vorsprünge oder Finger des Deckblechs eingreifen, wobei sich jeweils ein Hintergriff bzw. eine Hinterschneidung einstellt.
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Aufgrund dieser konstruktiven Gestaltung sind die Scheibenelemente vorteilhaft mit geringeren Materialmengen herstellbar. Außerdem werden Materialverluste weitestgehend vermieden, da die spanlose Fertigung zu weniger Ausschuss führt und sich folglich ein Ressourcen schonender Materialeinsatz einstellt, verbunden mit einer gewünschten Gewichtseinsparung der Scheibenelemente. Durch die spanlose Fertigung entfällt im Vergleich zu einer spanenden Bearbeitung beispielsweise das Ausbringen von Spänen aus der Bearbeitungsmaschine und deren Entsorgung sowie der Verbrauch von Kühl- und Schmiermitteln. Die funktional optimierten Bauteile, das Stützblech sowie das Deckblech sind gemäß der Erfindung so gestaltet, dass diese funktional gewichtsoptimiert, einfach und kostengünstig herstellbar sind.
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Für die gemäß der Erfindung gestalteten Scheibenelemente, das Stützblech und das Deckblech ist vorgesehen, dass diese aus einer Platine gestanzt sind und eine übereinstimmende Materialdicke aufweisen. Das Deckblech ist dabei zwischen der Schwungmasse, beispielsweise dem Primärschwungrad eines Zweimassenschwungrades und einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eingesetzt. Dazu bildet die Kurbelwelle bevorzugt endseitig einen Flansch, an dem die Schwungmasse über das Deckblech abgestützt ist. Das Stützblech ist auf der von der Kurbelwelle abgewandten Seite der Schwungmasse positioniert, beispielsweise bei einem Zweimassenschwungrad zwischen der als Primärschwungrad ausgeführten Schwungmasse und einem Sekundärschwungrad oder zwischen der Schwungmasse und einem Bauteil einer Schalttrennkupplung. Das kann darüber hinaus Aufnahmegeometrien einschließen zur Abstützung oder Aufnahme von Reibsteuerscheiben, Tellerfedern oder anderen Bauteilen des Antriebsstrangs.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Scheibenelemente so gestaltet, dass das außenseitig einen geschlossenen Kreis bildende Stützblech an einer Innenseite lokale Ausschnitte aufweist. Das im Grundriss als ein Ring gestaltete Deckblech schließt radial nach außen gerichtete Finger ein, die jeweils in eine lokale Ausnehmung des Stützblechs eingreifen. Zur Erzielung einer vergrößerten Fläche des Deckblechs greifen beispielsweise sechs radial nach außen gerichtete, gleich oder abweichend voneinander gestaltete gerundete Finger mittels einer Hinterschneidung in die Ausschnitte des Stützblechs. Beide Scheibenelemente, das Deckblech und das Stützblech, sind über Nietverbindungen an der Schwungmasse befestigt, wozu Nieten in Vernietungslochbilder des Stützblechs und des Deckblechs eingebracht werden, die mit Bohrungen der Schwungmasse übereinstimmen.
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Um den Vernietungsvorgang beider Scheibenelemente zu vereinfachen, sind vorteilhaft die Vernietungslochbilder für das Stützblech und das Deckblech so angeordnet, dass nach dem Herstellprozess beider Scheibenelemente sich durch Verdrehen des Deckbleches in eine Montageposition eine übereinstimmende Lage der Vernietungslochbilder beider Scheibenelemente einstellt. Falls diese übereinstimmende Lage der Vernietungslochbilder beispielsweise bauraumbedingt nicht möglich ist, können für das Stützblech und das Deckblech auch zwei unterschiedliche Vernietungslochbilder vorgesehen werden.
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Ferner ist zur Befestigung von dem Stützblech, dem Deckblech sowie der Schwungmasse an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eine Verschraubung vorgesehen. Bevorzugt sind dazu die Befestigungsschrauben in Bohrungen der Schwungmasse, Öffnungen des Stützblechs sowie den Ausnehmungen zwischen den Fingern der Deckscheibe geführt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, in dem gehärteten oder nicht gehärteten Deckblech, das insbesondere zur Beabstandung der Schwungmasse von der Kurbelwellenanschraubfläche bestimmt ist, Aussparungen einzubringen. Bevorzugt sind diese tiefenbegrenzten Geometrien auf der zur Kurbelwelle ausgerichteten Seite des Deckblechs vorgesehen. Alternativ dazu können durchgängige Aussparungen im Deckblech eingebracht werden. Unabhängig von der Ausgestaltung können diese Geometrien beispielsweise zur Zentrierung von Passstiften an der Kurbelwelle benutzt werden. Weiterhin ermöglichen diese Aussparungen einen Freigang von Kurbelwellenschrauben oder Absteckstiften.
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Das gehärtete Stützblech gemäß der Erfindung umfasst ein Verschraubungslochbild für Befestigungsschrauben sowie ein Vernietungslochbild für Nieten zur Befestigung an der Schwungmasse. Weiterhin schließt das Stützblech außenseitig eine gestufte, vorzugsweise umlaufende Aufnahmegeometrie ein, die beispielsweise mit einem Bauteil einer Dämpfungseinrichtung des Zweimassenschwungrades in Wirkverbindung steht.
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Innenseitig bildet das Stützblech eine als Freiraum ausgebildete Aufnahmegeometrie für ein Gleitlager, über das ein Sekundärschwungrad des Zweimassenschwungrades drehbar gelagert ist. Das Gleitlager wird durch eine Bundbuchse der Schwungmasse gebildet, die beispielsweise von einem mit Polytetrafluorethylen (PTFE) beschichteten Streckmetall umschlossen ist. Eine axiale Lagesicherung kann dabei durch partielle Verstemmungen an dem Sekundärschwungrad erfolgen.
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Nach Anspruch 9 sind zur Herstellung von den erfindungsgemäßen Scheibenelementen folgende Verfahrensschritte vorgesehen. Zunächst werden aus einem Halbzeug, insbesondere einer Blechplatine, durch Stanzen in einem Arbeitsschritt zwei unterschiedlich ausgeführte, ein Stützblech und ein Deckblech bildende Scheibenelemente mit einer übereinstimmenden Materialstärke hergestellt. Dabei ist das Deckblech innerhalb einer Kreisringkontur des Stützblechs angeordnet. Das Stützblech und das Deckblech sind nach dem Stanzen getrennt, wobei das Stützblech anschließend durch ein geeignetes Härteverfahren gehärtet wird. Alternativ zu getrennten Blechen können diese nach dem Stanzen zumindest abschnittsweise über Verbindungsabschnitte verbunden sein. Ein Trennen dieser Abschnitte erfolgt nach einem gemeinsamen Härten der Scheibenelemente, wobei zur vereinfachten Trennung von Stützblech und Deckblech die Verbindungsabschnitte mit Sollbruchstellen versehen sind. Anstelle von Stanzen kann zur spanlosen Herstellung der Scheibenelemente ein Umformen, Tiefziehen oder Prägen vorgesehen werden. Aufgrund der konstruktiven Gestaltung der Scheibenelemente ist das Deckblech innerhalb einer scheibenartigen Kontur des Stützblechs angeordnet.
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Das Herstellverfahren kann weiterhin Einformungen oder Umformungen für das Stützblech und/oder das Deckblech einschließen. Beispielsweise können bei Bedarf unterschiedliche Aussparungen auf der zur Kurbelwelle gerichteten Seite in das Deckblech eingebracht werden, die beispielsweise für Passstifte bestimmt sind oder einen Freigang von Befestigungsschrauben der Kurbelwelle ermöglichen. Weiterhin kann eine äußere Kontur des Stützblechs zur Darstellung eines gestuften Bereichs zu einer Aufnahme umgeformt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in sieben Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigt:
- 1: in einer Vorderansicht ein erfindungsgemäßes Rohteil, aus dem durch Stanzen ein Stützblech sowie ein Deckblech hergestellt sind;
- 2: in einer Einzelteilteilzeichnung das Stützblech gemäß 1;
- 3: in einer Einzelteilteilzeichnung das Deckblech gemäß 1;
- 4: das Stützblech und das Deckblech im Einbauzustand, kombiniert mit einer Schwungmasse;
- 5: das Stützblech in einer Ansicht sowie das gegenseitig der Schwungmasse positionierte Deckblech mit Strichpunktlinien;
- 6: ein alternativ zu 1 gestaltetes Rohteil, bei dem das Stützblech und das Deckblech über getrennte Vernietungen befestigt werden;
- 7: einen Ausschnitt eines Zweimassenschwungrades mit zugehörigem Stützblech und das Deckblech.
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In den 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäß aufgebautes Scheibenelement 1 für eine Schwungradkonstruktion (nicht gezeigt) von einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeuges gezeigt, das aus einem Stützblech 2 sowie einem Deckblech 3 besteht. Aus einem Rohteil, einem Halbzeug bzw. einer Blechplatine werden die Bauteile, das Stützblech 2 sowie das Deckblech 3, spanlos, in einem Arbeitsvorgang, beispielsweise durch einen Stanzvorgang hergestellt. Der konstruktive Aufbau sieht vor, dass eine Kreisringkontur 4 des Deckblechs 3 das Stützblech 2 außenseitig umschließt. Dazu umfasst das Stützblech 2, wie insbesondere 2 verdeutlicht, mehrere umfangsverteilt positionierte, teilweise unterschiedlich gerundete ausgebildete Ausschnitte 5 ein, die von einer Innenseite 9 ausgehend sich radial nach außen erweitern. Als Deckblech 3 ist, wie in 3 gezeigt, ein Ring 6 vorgesehen, von dem ausgehend sich mehrere radial nach außen vergrößernde Finger 7 erstrecken. Wie 1 zeigt, sind die Finger 7 spielbehaftet in den Ausschnitten 5 des Stützblechs 2 angeordnet, wobei sich zwischen den Fingern 7 und den Ausschnitten 5 ein Hinterschnitt einstellt. Nach dem Stanzen ist das Stützblech 2 wie in 1 gezeigt, zunächst über mehrere Verbindungsabschnitte 8 mit dem Deckblech 3 verbunden, um beispielsweise diese Bauteile gemeinsam zu härten. Zum einfachen Trennen weisen die Verbindungsabschnitte 8 Einkerbungen (nicht gezeigt) auf. Zur Befestigung sind in dem Stützblech 2 und dem Deckblech 3 umfangsverteilt eine Vielzahl von als Bohrungen ausgeführten Öffnungen 10, 11, 12 eingebracht. Die ein Verschraubungslochbild bildenden Öffnungen 10 des Stützblechs 2 sind zur Aufnahme von in 7 gezeigten Befestigungsschrauben 13 bestimmt. Alle Öffnungen 11 in dem Stützblech 2 bilden ein Vernietungslochbild, das übereinstimmt mit einem durch die Öffnungen 12 des Deckblechs 3 gebildeten Vernietungslochbild, sobald das Deckblech 3 verdreht ist. Die dargestellten Geometrien von dem Deckblech 3 und Stützblech 2 können im Einzelfall optisch voneinander abweichen, wobei das Grundprinzip einer gemeinsamen spanlosen Herstellung und eine wahlweise gemeinsame Härtung oder nur eine Härtung des Stützblechs 2 stets gleich ist.
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Die 4 zeigt das Stützblech 2 und das Deckblech 3 im Einbauzustand, wobei diese Bauteile über Nietverbindungen an einer Schwungmasse 14 befestigt sind. Dazu sind Nieten 15 in die Vernietungslochbilder des Stützblechs 2, des Deckblechs 3 sowie in zugehörige Bohrungen 16 der Schwungmasse 14 eingesetzt, die anschließend verstemmt werden.
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Die 5 zeigt in einer Vorderansicht das Stützblech 2 sowie mittels Strichpunktlinien das gegenseitig der Schwungmasse 14 positionierte Deckblech 3. Diese Darstellung verdeutlicht die Lageübereinstimmung der Öffnungen 11, 12 der Vernietungslochbilder, so dass über drei zueinander versetzte Nieten 15 das Stützblech 2 und das Deckblech 3 an der Schwungmasse 14 fixiert sind.
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Das in 6 gezeigte Scheibenelement 21 umfasst das Stützblech 22 und das Deckblech 23, deren Vernietungslochbilder nicht deckungsgleich angeordnet sind. Die Öffnungen 31 im Stützblech 22 sind versetzt zu den im Deckblech 23 eingebrachten Öffnungen 32, so dass diese Bauteile über getrennte Nietverbindungen an der Schwungscheibe 14 befestigt werden.
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In der 7 ist ein Ausschnitt eines Zweimassenschwungrades 17 gezeigt, bei dem die Schwungmasse 14 als Primärschwungrad über das Deckblech 3 an der Kurbelwelle (nicht gezeigt) einer Brennkraftmaschine abgestützt und mittels Befestigungsschrauben 13 verschraubt ist. Auf der von der Kurbelwelle abgewandten Seite ist an der Schwungmasse 14 das Stützblech 2 abgestützt. Jede Befestigungsschraube 13 ist dabei durch die Öffnung 10 im Stützblech 2, eine Bohrung 18 in der Schwungmasse 14 sowie Freiräumen zwischen den Fingern 7 des Deckblechs 3 geführt und in eine Gewindebohrung der Kurbelwelle verschraubt. Kurbelwellenseitig sind in dem Deckblech 3 partiell Aussparungen 19 eingebacht, die beispielsweise für Passstifte der Kurbelwelle bestimmt sind. Das Stützblech 2 bildet außenseitig eine gekröpfte bzw. gestufte Aufnahme 20, in die ein Bauteil einer Dämpfungseinrichtung des Zweimassenschwungrades 17 eingreift. Innenseitig in Richtung einer Getriebewelle 24 zeigend bildet das Stützblech 2 einen Freiraum 25, der für eine einstückig mit der Schwungmasse 14 verbundene Bundbuchse 26 bestimmt ist. Auf der sich koaxial zu der Getriebewelle 24 erstreckenden Bundbuchse 26 ist ein zur Lagerung eines Sekundärschwungrades 28 vorgesehenes Gleitlager 27 positioniert, das mittels einer Verstemmung 29 an dem Sekundärschwungrad 28 axial gesichert ist. Dem Zweimassenschwungrad 17 ist weiterhin eine Kupplung 33 zugeordnet, deren Kupplungsscheibe 34 auf der Getriebewelle 24 drehfixiert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scheibenelement
- 2
- Stützblech
- 3
- Deckblech
- 4
- Kreisringkontur
- 5
- Ausschnitte
- 6
- Ring
- 7
- Finger
- 8
- Verbindungsabschnitt
- 9
- Innenseite
- 10
- Öffnung
- 11
- Öffnung
- 12
- Öffnung
- 13
- Befestigungsschraube
- 14
- Schwungmasse
- 15
- Niet
- 16
- Bohrung
- 17
- Zweimassenschwungrad
- 18
- Bohrung
- 19
- Aussparung
- 20
- Aufnahme
- 21
- Scheibenelement
- 22
- Stützblech
- 23
- Deckblech
- 24
- Getriebewelle
- 25
- Freiraum
- 26
- Bundbuchse
- 27
- Gleitlager
- 28
- Sekundärschwungrad
- 29
- Verstemmung
- 30
- Öffnung
- 31
- Öffnung
- 32
- Öffnung
- 33
- Kupplung
- 34
- Kupplungsscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009030984 A1 [0003]
- EP 0725905 B1 [0004]
